Главная » Марки автомашин » Сенсор холла

Сенсор холла


Что такое датчик Холла?

Датчик Холла (датчик положения) представляет собой датчик магнитного поля. Работа устройства основана на эффекте Холла. Данный эффект основан на следующем принципе: если поместить определенный проводник с постоянным током в магнитное поле, то в таком проводнике возникает поперечная разность потенциалов (напряжение Холла). Другими словами, устройство служит для измерения напряжённости магнитного поля. Сегодня датчик Холла может быть как аналоговым, так и цифровым.

Сфера применения датчиков Холла очень широка. Устройство используется в таких схемах, где требуется бесконтактное измерение силы тока. Что касается автомобилей, датчик Холла служит для измерения угла положения распределительного или коленчатого вала, а также нашел свое применение в системе зажигания, указывая на момент образования искры. 

Как работает датчик Холла

Во время своих исследований в 1879 году физик Холл выявил такой эффект, что если в магнитном поле находится пластина, на которую подается напряжение (ток протекает через пластину), тогда электроны в указанной пластине начинают отклоняться. Такое отклонение происходит перпендикулярно по отношению к тому направлению, которое имеет магнитный поток.

Также направление этого отклонения происходит в зависимости от той полярности, которую имеет магнитное поле. Получается, электроны будут иметь разную плотность на разных сторонах пластины, создавая разные потенциалы. Обнаруженное явление получило название эффект Холла.

Другими словами, Холл поместил прямоугольную полупроводниковую пластину в магнитное поле и на узкие грани такого полупроводника подал ток. В результате на широких гранях появилось напряжение. Дальнейшее развитие технологий позволило создать на основе обнаруженного эффекта компактное устройство-датчик. Главным преимуществом датчиков подобного рода выступает то, что частота срабатывания устройства не смещает момент измерения. Выходной сигнал от такого устройства всегда устойчивый, без всплесков.

Простейший датчик состоит из:

Работа устройства построена на следующей схеме: через зазор осуществляется проход металлической лопасти ротора, что позволяет шунтировать магнитный поток. Результатом становится нулевой показатель индукции на микросхеме. Выходной сигнал по отношению к массе практически равняется показателю напряжения питания.

Датчик Холла в системе зажигания является аналоговым преобразователем, который непосредственно коммутирует питание. 

Среди недостатков стоит выделить чувствительность устройства к электромагнитным помехам, которые могут возникнуть в цепи. Также наличие электронной схемы в устройстве датчика несколько снижает его надежность.

Рекомендуем также прочитать статью об устройстве топливного электробензонасоса, а также о механическом решении. Из этой статьи вы узнаете о назначении, конструктивных особенностях и принципах работы данных устройств.

Аналоговые и цифровые решения

Датчики на основе эффекта Холла фиксируют разницу потенциалов. Аналоговое решение, рассмотренное выше, основано на преобразовании индукции поля в напряжение с учетом полярности и силы поля.

Принцип работы цифрового датчика состоит в фиксации присутствия или отсутствие поля. В случае достижения индукцией определенного показателя датчик отмечает наличие поля. Если индукция не соответствует необходимому показателю, тогда цифровой датчик показывает отсутствие поля. Чувствительность датчика определяется его способностью фиксировать поле при той или иной индукции. 

Цифровой датчик Холла может быть биполярным и униполярным. В первом случае срабатывание и отключение устройства происходит посредством смены полярности. Во втором случае включение происходит при появлении поля, отключается датчик в результате того, что индукция снижается.

Самостоятельная проверка устройства

Активное использование данного устройства в автомобилях означает, что при появлении определенных неисправностей или сбоев в работе ДВС может возникнуть острая необходимость проверить датчик Холла своими руками.

Перед началом работ по отсоединению разъема кабеля, который подключен к устройству, следует обязательно выключать зажигание!

Игнорирование данного правила может вывести датчик Холла из строя. Необходимо добавить, что проверка устройства при помощи контрольной лампы также недопустима.

  1. Одним из самых быстрых способов проверки является установка заведомо исправного подменного датчика на автомобиль. Если признаки неисправности после установки исчезают, тогда причина очевидна.
  2. Вторым способом, который подойдет для проверки датчика в системе зажигания, является проверка наличия искры в момент включения зажигания. Дополнительно потребуется осуществить подсоединение концов провода к нужным выходам на коммутаторе.
  3. Для максимально точной диагностики устройство лучше всего поверять при помощи осциллографа. Также в определенных условиях датчик проверяют при помощи мультиметра. Указанный мультиметр переводят в режим вольтметра, после чего подсоединяют к выходному контакту на датчике. Рабочий датчик Холла выдаст показания от 0.4 Вольт до 3-х. Если показания ниже минимального порога, тогда высока вероятность выхода датчика из строя.

Похожие статьи

krutimotor.ru

Датчик Холла в смартфоне: что это?

Если пользователь мобильной техники всё ещё не знает, чем прославился учёный Эдвин Холл, то пора бы ему восполнить этот пробел. Датчики, работа которых основана на открытии Холла, сейчас стоят в каждом третьем смартфоне – хотя прежде такие сенсоры устанавливались только на элитные гаджеты.

В перечне сенсоров, которыми оснащён смартфон, подчас можно встретить датчик Холла – пожалуй, самый загадочный из всех известных датчиков. Если функции, скажем, пульсометра и шагомера понятны и очевидны, то назначение датчика Холла известно отнюдь не всякому пользователю. В этой статье мы расскажем, кто же такой Холл и почему датчик, названный его именем, становится всё более популярным.

Немного физики

Эдвин Холл – американский учёный-физик. Своё знаменитое открытие он сделал ещё в 19-м веке. Холл обнаружил, что если проводник (например, металлическую пластину), подключенный к источнику постоянного тока, поместить в магнитное поле, то на движущиеся электроны начнёт воздействовать сила Лоренца. Как следствие, электроны станут двигаться по дуге и тяготеть к одной из граней пластины. У этой грани электроны будут накапливать отрицательный заряд, а у противоположной – положительный. Разность потенциалов на 2-х краях пластины именуется холловским напряжением.

Кратко и ёмко об эффекте Холла рассказывает этот ролик:

Практическое применение эффекту Холла нашли лишь спустя 15 лет после гибели учёного. Сейчас на этом эффекте основана работа приводов дисководов ПК, кулеров компьютерной техники, систем зажигания автомобилей, даже ионных реактивных двигателей. О том, как применить открытие Холла в смартфоностроении, разработчики догадались относительно недавно.

Для чего нужен датчик Холла в смартфоне?

Датчиком Холла (его же называют магнитным датчиком) оснащаются многие модели популярных производителей и некоторые смартфоны малоизвестных китайских марок. Этот сенсор предназначен для того, чтобы фиксировать холловское напряжение.

Датчик не измеряет напряжение, а лишь определяет его наличие или отсутствие, после чего подаёт смартфону сигнал. Получив сигнал, гаджет выполняет некоторое запрограммированное действие.

Как правило, использование датчика Холла на телефоне сводится к решению всего 2-х задач – вот зачем этот датчик нужен гаджету:

Кроме того, благодаря открытию американского учёного стало возможным управление жестами – «фишка», которую пользователи впервые встретили на Samsung Galaxy S3.

Разумеется, потенциал эффекта Холла в смартфоностроении раскрыт не полностью. Причина тому – ряд технических ограничений. Использовать открытие Холла «по полной» не позволяют компактные размеры современных мобильных устройств и аккумуляторы недостаточной мощности.

Принцип взаимодействия датчика Холла с мобильными аксессуарами

Благодаря датчику Холла мобильные устройства могут взаимодействовать с так называемыми «умными» чехлами (Smart Case). В крышку подобного флипа вмонтирован магнит. Как только пользователь прикрывает крышку чехла, возникает эффект Холла, датчик передаёт сигнал об этом системе смартфона – и экран гаджета автоматически блокируется. Естественно, всё это происходит за считанные доли секунды. Когда владелец смартфона открывает крышку чехла, холловское напряжение «сходит на нет». Датчик даёт команду разблокировать дисплей.

Если владелец гаджета использует чехол с окошком (как на рисунке выше), то датчик Холла даёт команду не на полное отключение дисплея, а на его переключение с одного режима на другой. При закрытой крышке на доступную область экрана могут выводиться часы, календарь, музыкальный проигрыватель или список уведомлений.

Переживать по поводу того, что магнит «умного» чехла нанесёт вред начинке смартфона, точно ни к чему. Магнитное поле не портит гаджет – это было доказано многочисленными профессиональными и любительскими тестами.

Датчик Холла позволяет экономить заряд аккумулятора гаджета – это главное преимущество, которое предоставляет данный сенсор. Активированный экран смартфона при высокой яркости потребляет внушительное количество драгоценных миллиампер.

Какие смартфоны имеют датчик Холла?

К сожалению, не все производители в списках характеристик своих гаджетов указывают, есть ли у устройства датчик Холла. В кратком перечне параметров такой информации точно не найти. Однако пользователь может быть уверен: если под смартфон выпускается оригинальный Smart Case, значит, магнитным датчиком этот девайс точно оснащён.

Вот лишь некоторые из современных моделей, которые имеют датчики Холла:

Заключение

К сожалению, «лучшие умы» отрасли мобильной электроники так и не сумели придумать (пока?), как применить открытие Холла, чтобы реализовать его потенциал полностью. Автоматическое отключение / переключение дисплея – «детский лепет» по сравнению с тем, что можно было бы сделать, если бы удалось преодолеть технические ограничения. Однако поиски способов реализации холловского наблюдения ведутся – и прогресс не стоит на месте. Об этом может свидетельствовать, например, появление очков виртуальной реальности Google Card Board, управление которыми базируется на взаимодействии магнита и датчика Холла.

setphone.ru

Датчик Холла – энциклопедия VashTehnik.ru

Датчик Холла – это небольших размеров чувствительный элемент, позволяющий отслеживать изменения магнитного поля. Нужно сказать, что несмотря на то, что открытию уже более 100 лет, и явление, лежащее в основе принципа действия, известно с 1879 года, лишь в последние несколько десятилетий эти изделия стали неотъемлемой частью многих образчиков технических достижений.

Датчики разного типа

Эффект Холла

Эдвин Холл показал, что в направлении поперечном магнитному полю в проводнике образуется ЭДС при протекании по нему постоянного тока. На практике это выглядит, как возникновении потенциалов на кромках металлической полосы, когда к ней подносят магнит. В результате становится возможным фиксировать сам факт его приближения к датчику. Разница потенциалов зависит по большей части от:

  1. Величины протекающего постоянного тока.
  2. Напряжённости магнитного поля.
  3. Подвижности и концентрации носителей заряда в материале.

До 1950-х годов, когда впервые создали регистратор микроволнового излучения, эффект Холла не применялся за пределами лабораторий. А в широкое плавание он был запущен изготовителями компьютерных клавиатур – концерны были очень заинтересованы в отыскании бесконтактного пути регистрации положения клавиш и нашли таковой в 1968 году. Твердотельный датчик, изобретённый в 1965 году Джо Мопином и Эверетом Вортманом, позволил значительно улучшить характеристики оборудования. На данный момент в промышленности наблюдается ежегодный прирост потребности в сенсорах Холла, и по некоторым оценка топовая пятёрка компаний-производителей имеет доходность в этой области порядка 2 млрд. долларов.

Сегодня датчики Холла используют как раз из-за этой особенности – они практически вечные, потому что не содержат движущихся и трущихся частей. И в клавиатуре ломается обычно не чувствительный элемент, а контроллер. Известны даже вирусы, которые перепрограммируют чип и заражают компьютер… через USB-клавиатуры. Кстати, спецслужбы давно уже взяли на вооружение этот метод, чтобы шпионить, а эффективной защиты против уязвимости попросту не существует.

Эффект Холла проявляется в проводнике тем сильнее, чем меньше концентрация носителей заряда и больше подвижность. Вот почему металлы (на основе которых впервые был продемонстрировано само явление) вовсе не являются идеальным материалом для создания датчиков. В гораздо большей степени для этих целей годятся полупроводники. Одновременно это существенно снижает стоимость и повышает унификацию серийного производства.

Многих интересует, как именно работает датчик Холла. Давайте представим себе полосу полупроводника, вдоль которой протекает постоянный ток. В отсутствие внешних возмущений внутри существует некоторое электрическое поле, приводящее в движение носители заряда. Предположим, что теперь перпендикулярно поверхности полосы возникают линии постоянного магнитного поля. Возникающая сила Лоренца станет по правилу левой руки действовать на ход процесса. Напомним, что направление в этом случае определяется следующим образом: «Если поместить левую руку так, чтобы линии магнитного поля были перпендикулярны ладони, в вытянутые пальцы смотрели в направлении движения зарядов (в физике – положительно заряженных частиц, а не отрицательных электронов), то отогнутый на 90 градусов большой палец укажет в сторону действия силы Лоренца».

Вы видите, что ничего загадочного эффект Холла в себе не несёт. Несмотря на то, что формула Лоренца была предложена на добрый десяток лет позже – в 1892 году – нежели люди узнали о том, что пластинка золота формирует разность потенциалов на своих торцах при протекании по ней постоянного электрического тока. А о влиянии магнитного поля на проводники ещё в 1831 году однозначно высказывался Майкл Фарадей, благодаря тайному поклоннику которого мир узнал о генераторах и двигателях. Да-да, и сегодня никто не знает, кем придуман первый мотор постоянного тока. А при обратном включении он же работает и в качестве генератора.

Эффект Холла был открыт в 1879 году на базе университета Джона Хопкинса в Балтиморе. Эдвин пытался проверить теорию Кельвина, озвученную тридцатью годами ранее, и активно работал над изучением действия магнитного поля на золотую пластинку. Учёный также ввёл коэффициент, показывающий продуцируемый эффект в зависимости от произведения приложенного магнитного поля и протекающего тока. Очевидно, что эта величина зависит от свойств самого материала. Выше мы уже обсуждали этот момент.

Эффект Холла

Достоинства сенсоров Холла

Специалисты отмечают следующие ряд достоинств датчиков Холла:

  1. Долгий срок службы (для клавиатуры это 30 млрд. нажатий).
  2. Отсутствие подвижных частей (твердотельная электроника), что значительно упрощает конструирование с высокими требованиями к вибрациям и ударам.
  3. Возможность работы на частотах изменения магнитного поля до 100 кГц.
  4. Достаточно простое совмещение с логическими уровнями сигналов цифровой техники.
  5. Достаточно широкий диапазон рабочих температур (от минус 40 до плюс 150 градусов Цельсия).
  6. Высокая повторяемость измерений, что позволяет достаточно просто тарировать приборы на основе датчиков Холла.

Конструкция датчиков Холла

В ходе эксплуатации отлично себя показали такие традиционные полупроводниковые материалы, как арсениды галлия и индия. Обычно сенсор Холла представляет собой небольшую пластинку, к противоположным граням которой подходят парные электроды. Питающие широкие и располагаются на всем протяжении стороны прямоугольника. А те, с которых снимается сигнал – самые обычные, точечные. Понятно, что в каждой схеме обычно имеется общая точка (нулевой провод, нейтраль), поэтому в общем и целом сумма контактов равняется трём. То есть отрицательные линии объединяются.

Специалисты отмечают, что даже в отсутствии магнитного поля на электродах существует, как правило, некоторый сигнал. Это объясняется вовсе не влиянием нашей планеты, как могли бы подумать некоторые читатели. Дело в том, что потенциал вдоль боковой кромки пластинки распределяется неравномерно. И выявлять эквивалентные точки не всегда целесообразно. Проще тарировать сопрягаемую с датчиком электронику, либо же вовсе ориентироваться на точечные импульсы, что часто и делается на практике. Также для коррекции часто применяются дифференциальные усилители (на выход выдаётся только изменение сигнала).

Особенности конструкции датчика

Толщина плёнки проводника обычно очень мала и едва достигает 10 мкм. Для нанесения на подложку может использоваться способ литографии. Это позволяет создать датчики Холла с очень малой чувствительной площадью, что значительно повышает во многих случаях точность измерений, потому что поверхность невелика. В свою очередь, в приборах это используется для оценки положений деталей каких-либо механизмов. С другой стороны малогабаритные датчики имеют сравнительно низкий отклик, который измеряется в величинах Вт/Тл (выдаваемая мощность полезного сигнала в зависимости от напряжения магнитного поля). Для серийных датчиков Холла этот параметр обычно укладывается в пределы от 0,03 до 1.

На практике это выглядит как генератор импульсов. Допустим, на валу двигателя стиральной машины стоит ряд магнитов, и при каждом обороте вырабатывается определённое количество пиков. В результате электронная начинка может оценить не только скорость вращения, но и угловое положение ротора, что используется, например, в вентильных двигателях (с электронным переключением обмоток).

Мы должны в этом месте сделать отступление и объяснить, почему малогабаритный датчик Холла отличается слабым откликом. Дело в том, что амплитуда вырабатываемых импульсов зависит от протекающего постоянного тока, а он не может быть велик, потому что в противном случае плёнка проводника (обладающая достаточно большим сопротивлением) перегреется и сгорит. Поэтому допустимые значения (в амперах) составляют от 5 до 50 мА.

Применение датчиков Холла

  1. Датчики Холла широко применяются в бытовой технике. Самые красноречивый пример – стиральные машины. Многие ломают головы над тем, как в продвинутых моделях производится взвешивание белья. В сети даже есть патенты, где при помощи каких-то пружин или тензодатчиков предлагается эту проблему решить в лоб. Понятно, что такие устройства не могут обладать большой надёжностью, потому что постоянно подвергались бы деформациям. Не говоря уже о том, что на бак обычно вешается пара-другая кирпичей, а значит, суммарный вес конструкции очень велик, что накладывается свои ограничения. Поэтому на практике в стиральных машинах белья сначала обильно увлажняется, а потом по скорости разгона барабана оценивается общая масса. Так и происходит взвешивание белья, которое в дальнейшем определяет программу работы оборудования, расход порошка, воды, ополаскивателя.
  2. В компьютерных клавиатурах датчики Холла впервые вошли в серийное производство. Обычно на подложке стоит чувствительный элемент, тогда как на клавише крепится магнит. Понятно, что никаких пружин внутри современной клавиатуры уже не имеется, а сила упругости создаётся за счёт полимеров с высоким сроком службы. Мы совершенно точно можем сказать, что решение очень и очень удачное: ломается обычно не датчик и даже не упругая механическая часть, выходит из строя контроллер.
  3. Датчик Холла можно применять для измерения силы тока (как в токовых клещах). Этот прибор может реагировать на изменение электромагнитного поля, которое всегда окружает провода. А этом случае создаётся так называемая обмотка возбуждения (обычная индуктивность из медной проволоки). Измеряемый ток подаётся на отводы и в результате образуется электромагнитная волна, часть которой может быть оценена датчиком Холла. Отклик зависит напрямую от измеряемой величины. Расчёт ведётся по формула, которые могут быть заложены, например, в контроллер. Для точности прибор тарируется заводом изготовителем. Причём сохраняются все упомянутые выше преимущества, прежде всего – отсутствие подвижных частей. Аналогичным образом при помощи датчиков Холла становится возможным измерение мощности.

    Применение датчика

  4. Преобразование постоянного напряжение в переменное может являться примером создания генератора. Если датчик Холла находится в переменном магнитном поле, то напряжения на его выходе будет повторять эту форму. Другое дело, что КПД такого прибора не отличается высоким значением. Зато конструкция упрощается до максимума, кроме того становится возможным непосредственная передача формы магнитного поля электрическому току.
  5. В связи с описанными выше фактами нужно отметить, что датчики Холла позволяют контролировать расход и заполненность заряда аккумуляторов (посредством измерения протекающего тока и интегрирования его по времени). Это обусловливает возможность их самого широкого применения. Например, в сотовых телефонах (до 37% рынка). Но специалисты считают, что самым многообещающим направлением является сегмент электромобилей, где вопрос наличия энергии будет жизненно важным.
  6. Благодаря наличию магнитного поля Земли становится возможным создание на основе датчиков Холла компасов. Проблема заключается лишь в том, что величина в Тл неравномерная по поверхности материков и континентов, поэтому требуется ввод методов коррекции измерений. За счёт этого же эффекта иногда работают автоматические системы стабилизации изображения видеокамер мобильных устройств.
  7. Это не так общеизвестно, но порядка 52% доходности от выпуска датчиков Холла приходится на автомобильную промышленность. В этой отрасли требуется измерять частоты вращения колёс, коленчатого и распределительного валов. Многие читатели уже догадались, что датчик Холла поможет и с определением положения дроссельной заслонки, а также и руля. Именно автомобильный рынок является главной движущей силой для дальнейшего совершенствования приборов. Некоторые системы являются стандартом де-факто (ASIC, ASSP, ESC/ESP и пр.) на рыке, и датчики Холла принимают в них самое живое участие.

vashtehnik.ru

Датчики Холла. Виды и применения. Работа и подключения

Речь пойдет о датчике тока, принцип действия которого основан на эффекте Холла (Датчики Холла). Что это за эффект, и как такой датчик можно сделать в домашних условиях? Чтобы лучше понять эффект Холла нужно разобрать эксперимент физика, в честь которого был назван этот эффект.

Виды
  1. Цифровые датчики. Работают на определение магнитного поля. Если индукция доходит до определенного предела, то датчик дает сигнал на присутствие магнитного поля. Если предел не достигнут, то сигнал равен нулю. Слабая индукция и малая чувствительность датчика не дает сигнал наличия поля. Недостатком такого типа датчика является то, что у него есть зона нечувствительности порогов.

Цифровые датчики Холла делятся на униполярные и биполярные.

• Униполярные работают, если есть поле какой-либо полярности, выключаются при уменьшении индукции.• Биполярные срабатывают на изменение полярности поля. При одной полярности датчик включается, а при другой – выключается.2. Аналоговый вид датчиков Холла изменяет индукцию поля в разность потенциалов. Значение датчика зависит от полярности и его силы. Нужно учитывать, на каком расстоянии находится датчик.

Применение

Датчики Холла входят в состав многих приборов. Чаще они применяются в измерении напряженности поля магнитной индукции, в электродвигателях, в ионных двигателях ракет. Широкое распространение датчики Холла нашли в устройстве системы зажигания современных автомобилей.

Также они используются в бесконтактных выключателях, герконах, при измерении силы тока, уровня жидкости и других местах. Главное их преимущество – это воздействие без физического контакта.

Как проверить на автомобиле исправность датчика Холла

В быту с такой проблемой сталкиваются чаще всего автомобилисты. Наиболее простым способом является обыкновенная замена на исправный датчик. Если после замены система зажигания заработала, значит необходимо менять датчик.

Если нечем заменить проверяемый датчик, то собирают простое устройство, которое может имитировать работу датчика Холла. Берется кусок провода, и тройной разъем от распределителя зажигания. Эти предметы работают аналогично датчику.

Для контроля пользуются обычным мультиметром. Если датчик вышел из строя, то тестер покажет 0,4 вольта или меньше. Также проверяется работа датчика путем проверки искры при подключении зажигания. Перед этим соединяют концы провода к выходам коммутатора.

Если неисправность возникла не на автомобиле, а на другом оборудовании, то необходим тестер. Методика проверки будет зависеть от прибора, в котором установлен датчик.

Датчики Холла в смартфонах

Мобильные гаджеты имеют в составе много функциональных блоков. Среди них есть вспомогательные датчики, одним из которых является датчик Холла. В современных устройствах связи такие датчики являются измерительными элементами, с помощью которых определяют мощность магнитного поля, его изменения. Они называются в честь ученого Холла.

Для чего установлен датчик Холла в смартфоне

Этот сенсорный элемент имеет много возможностей. Одной из них является измерение магнитной индукции приборов, а также бесконтактное управление. В дорогих моделях смартфонов имеется магнитометр, работа которого основана на датчике Холла.

На многих мобильниках этот датчик не полностью реализован. В основном этот сенсор применяют для таких задач:

• Цифровой компас. Применяется для программ навигации и повышения скорости позиционирования.• Оптимизация взаимодействия устройства с разными аксессуарами, магнитными чехлами.• Применение датчика в раскладных моделях телефонов, для включения и отключения экрана при движении крышки.

Пример работы магнитного датчика Холла в чехле и смартфона заключается в том, что при открывании и закрытии чехла автоматически происходит блокировка экрана. Датчик реагирует на движение магнита, на усиление магнитного поля.

Принцип действия

Понадобится пластина и элемент питания постоянного тока. Подключаем пластину к батарее. От плюса к минусу начинает протекать электрический ток, вызванный движением заряженных частиц. Из курса физики эти частицы, или по-другому электроны летят против движения тока. Теперь поднесем два магнита к пластине разными полюсами так, чтобы линии индукции проходили через ее сечение.

Возникает так называемая сила Лоренца, которая отклоняет летящие по пластине электроны в сторону. Из-за этого возникает разность потенциалов на краях пластины. Эта разность потенциалов, иначе говоря, напряжение будут меняться в зависимости от силы тока и магнитного поля. Такой эффект носит название человека, который его обнаружил в 1879 году. Им был Эдвин Холл.

На основе этого эффекта выпускается большое количество датчиков, позволяющих без физического разрыва провода измерять в нем как постоянный, так и переменный ток, поскольку при протекании тока в проводнике создается электромагнитное поле.

Оно подобно тем магнитам, подносимым к пластине, изменяет выходное напряжение датчика Холла.

Но возникает проблема того, что это поле при протекании не сильно больших токов само по себе очень мало. Для того, чтобы его увеличить, будем использовать ферритовое кольцо, которое имеет особые магнитные свойства и позволит увеличить необходимое нам электромагнитное поле до уровня для обнаружения протекания тока в проводнике.

Сборка датчика тока на основе эффекта Холла

Попробуем сделать собственный датчик тока. Понадобится ферритовое кольцо и датчик Холла. Найти ферритовое кольцо не составляет особых проблем. Они есть в блоках питания компьютера или энергосберегающих ламп, а также продаются в радиомагазинах по цене от 10 до 100 рублей в зависимости от размера самого кольца. В нашем случае имеется кольцо диаметром 28 мм за 55 рублей.

Подойдут кольца различных диаметров вплоть до 10 мм. Чем больше кольцо, тем чувствительнее получится датчик тока. Что касается датчика Холла, то его можно заказать со всем известного сайта. Стоит он там 70 рублей за 5 штук. Либо можно найти в нерабочих вентиляторах, ноутбуках и прочих устройствах, где он может использоваться. Мы приобрели его в интернете.

Стоит отметить, что датчики Холла подразделяются на два вида:

• Аналоговый.

• Дискретный.

Дискретные работают по принципу транзисторов, то есть, при превышении какого-либо уровня магнитного поля датчик срабатывает. Аналоговый вид меняет свое выходное напряжение в зависимости от величины проходящего через него магнитного поля. Нам понадобится аналоговый датчик Холла. Если вы хотите не только детектировать протекание тока по проводнику, но также знать приблизительную величину этого тока. В нашем случае это аналоговый датчик ОН49Е.

Схема подключения датчика

Схема подключения выглядит следующим образом.

Как видно из рисунка для детектирования магнитного поля, создаваемого током в проводнике, нам необходимо будет сделать зазор в ферритовом кольце и поместить туда датчик Холла. Тем самым появится возможность измерять величину этого электромагнитного поля. На основании полученных данных можно делать вывод о том, есть ли сейчас ток в проводнике, и какой он величины.

Чтобы получить более универсальный вариант этого датчика, мы распилили ферритовое кольцо пополам, что без тисков было сделать сложно. Это привело к поломке кольца. Как хорошо, что люди придумали клей, и это дело мы быстро исправили. Получив две половинки, мы убрали неровности наждачной бумагой. Затем на одну из сторон мы вырезали и приклеили плотный лист бумаги. На другую сторону сам датчик Холла. После этого мы приклеили обе половинки к большому крокодилу на 30 ампер.

В итоге получились токовые клещи, или более универсальный вариант датчика тока, который можно снять и присоединить к любому проводу без его разреза. Такие разделяемые датчики тока стоят около 1500 рублей, при заказе в Китае. Экономия получилась налицо.

Датчик готов.

Промышленное напряжение в сети переменного тока изменяется с частотой 50 герц. То есть, направление тока, текущего по проводнику, будет меняться 50 раз в секунду. Электромагнитное поле также вслед за током будет менять свое направление 50 раз в секунду.

 

Похожие темы: Комментарии:

Похожее

 

electrosam.ru

Lenovo Vibe S1 - обзор от Связного

Сегодня смартфоны могут все. Чтобы наделить гаджеты новыми функциями, производители устанавливают множество различных датчиков. Но если с датчиком приближения или гироскопом все понятно, то зачем смартфону, к примеру, датчик Холла? Что это за зверь такой, какие функции выполняет и как работает, рассказываем сегодня.

Что такое датчик Холла

Этот датчик определяет наличие магнитного поля.

Датчик Холла, а точнее датчик определения положения, основанный на эффекте Холла, – прибор, который фиксирует наличие магнитного поля и измеряет его напряженность. Он был назван по имени физика-первооткрывателя эффекта Эдвина Холла. Он установил, что если в магнитное поле поместить пластину-проводник, по которой течет постоянный ток, то в поле возникнет поперечная разность потенциалов, или холловское напряжение.

Направление отклонения электронов в проводнике перпендикулярно направлению магнитного поля. На разных сторонах пластины плотность электронов будет отличаться, из-за чего возникнет разность потенциалов. Ее и фиксирует датчик Холла.

Но в смартфонах датчик Холла проще. Миниатюрное устройство определяет только наличие магнитного поля и не измеряет напряженность по разным осям. Кстати, в смартфонах с датчиком Холла есть, как правило, и магнитный датчик – он-то как раз и отвечает за работу компаса.

От автомобилей до наушников

Сначала датчики Холла появились в автомобилях для измерения угла положения распредвала или коленвала.

Эффект Холла был открыт еще в 1879 году, но в технике его смогли использовать лишь 75 лет спустя, когда наладили производство полупроводниковых пленок с нужными свойствами. Сначала датчики Холла появились в автомобилях для измерения угла положения распредвала или коленвала, а также определения момента образования искры в очень старых машинах.

Позднее датчики Холла стали использоваться в более сложных системах – бесконтактных выключателях и измерителях уровня жидкости, устройствах для бесконтактного определения силы тока в проводниках, системах чтения магнитных кодов и даже в ионных двигателях ракет. А еще датчик Холла способен заменить герконы – герметичные магнитоуправляемые контакты, которые широко используются в микроэлектронике и различных видах техники: от наушников и клавиатур до лифтов и охранных датчиков.

Зачем же смартфону датчик Холла?

Датчик Холла помогает автоматически отключать экран девайса, когда чехол закрыт.

Датчик Холла определяет, закрыт или открыт чехол на магнитной защелке, реагируя на ослабление или усиление магнитного поля. Когда магнит в обложке оказывается далеко, датчик дает команду включить дисплей, когда же приближается – формирует команду на отключение. На основании этих данных смартфон может выполнять определенные действия.

Например, если ты используешь чехол без «окошек» на стороне дисплея, то датчик Холла помогает автоматически отключать экран смартфона, когда чехол закрыт. Когда же чехол открывается, экран активируется.

А если у тебя обложка с «окошком», то датчик Холла дает команду на переключение между разными видами содержимого экрана. В открытой области выводятся только часы, календарь и уведомления, на полном экране – вся информация.

Как определить, что в смартфоне есть датчик Холла?

Внимательно читай список характеристик. Но на самом деле не все производители указывают наличие датчика Холла, особенно в кратком перечне параметров. Однако если ты точно знаешь, что для устройства выпускаются умные чехлы или обложки (Smart Case), то будь уверен на 100%: датчик Холла в этом смартфоне или планшете есть. В качестве примера приведем несколько смартфонов, в которых установлен датчик Холла. К ним относится: Meizu Pro5, Meizu MX5, Meizu M2 Note, Meizu M2 Mini, LG Nexus 5X, Lenovo Vibe S1.

А в твоем смартфоне есть датчик Холла? Используешь ли ты его возможности на полную катушку?

Другие обзоры:

Спасибо за внимание к обзору «Что такое датчик Холла и зачем он смартфону». Оставляй интересные и полезные комментарии к обзорам – у тебя есть все шансы стать победителем нашего мартовского конкурса на лучший комментарий месяца! Приз более чем достойный – смартфон HTC Desire 526G Dual SIM.

www.svyaznoy.ru

принцип работы и значение прибора

В современные смартфоны и планшеты встроено большое количество контроллеров и блоков. Одним из таких и является датчик Холла. В этом материале мы расскажем, зачем он нужен в телефоне и как вообще он применяется в смарт-технике.

Они могут быть как основными деталями телефона (центральный процессор, модуль памяти), так и вспомогательными (положения, приближения и другие элементы).

Встроенные измерители не только позволяют упростить работу гаджета, но и дополняют его функциональные возможности.

Cодержание:

Определение и принцип работы

Датчик Холла – это измерительное устройство, целью которого является определение наличия и всех сопутствующих параметров магнитного поля. Своё название он получил в честь так называемого «эффекта Холла» и ученного Эдвина Холла, который и открыл эффект еще в 1879 году.

Учёный в лабораторных условиях изучал свойства электрического тока. В результате, была определена прямая зависимость между током и магнитным полем: после того, как элементы электрической цепи были помещены в зону действия магнитного поля, напряжение тока в проводнике изменялось в зависимости от интенсивности магнитных излучений.

Фактически, это устройство определяет наличие магнитного поля. Напряжение поля им не измеряется. В результате, смартфон или другой гаджет может легко взаимодействовать с пространством, заменяя привычный компас и другие приборы.

Рис.2 – схема работы прибора

Первые приборы Холла использовались в сфере машиностроения: в автомобилях и заводских установках. В автомобилях измерял угол распредвала/коленвала. В более старых моделях машин, прибор позволял определить момент появления искры.

С течением времени и научно-технического прогресса датчики начали использовать во многих предметах, встречающихся в быту: бесконтактные выключатели, устройства для определения уровня жидкости и другие. Также, результат работы датчика Холла является основой аппарата для считывания магнитных кодов.

Устройство используется в сфере безопасности – для организации защиты периметра. Датчик измеряет любые изменения в магнитном поле, постоянно контролируя безопасность на охраняемом объекте.

вернуться к меню ↑

Применение в смартфонах

В смарт-технике датчик используется в качестве контроллера, который является частью дисплейного модуля. Благодаря прибору Холла, пользователь может осуществлять бесконтактное управление телефоном. Микросхема есть практически во всех флагманских устройствах.

Также, он используется в игровых приставках. Благодаря ему и работают игры Stars Dance, Guitar Hero и другие игры, управление в которых осуществляется только с помощью сканирования жестов пользователя.

Возможности датчика могут быть реализованы в смартфоне не полностью. Все зависит от класса телефона и его целевой аудитории.

Более дешевые гаджеты тоже могут иметь встроенный контроллер, однако, с его помощью юзер сможет использовать смартфон как, к примеру, компас. Реализация возможностей зависит еще и от размеров смартфона, так как аппаратный компонент требует достаточно много места под крышкой.

Задачи прибора в смартфоне:

Рис.3 – пример работы прибора

вернуться к меню ↑

Распространение и типы контроллера

Датчики бывают трёх видов:

Первый вариант реагирует только на один магнитный полюс. Униполярные используются в современных микропроцессорных системах (смартфонах, планшетах, игровых приставках и прочих гаджетах).

Для активации работы датчика Холла достаточно поднести к устройству один полюс магнита.  На другой полюс телефон реагировать не будет. Для деактивации работы достаточно убрать магнит от девайса.

Биполярные магниты используются в автомобилях, ракетной технике, авиации. Принцип работы биполярного датчика заключается в том, что он реагирует на оба полюса магнита. После поднесения одного полюса к нему, он будет продолжать работать даже после того, как будет убран. Выключить работу контроллера можно только с помощью противоположного полюса.

Цифровые Омниполярные контроллеры могут включаться и отключаться как от южного, так и от северного полюса магнита.

вернуться к меню ↑

Как проверить наличие в смартфоне?

Первый способ проверки наличия датчика – это описание характеристик телефона. Их можно найти в открытом доступе в интернете.

Однако, не во всех интернет-магазинах или форумах может упоминаться датчик Холла как один из встроенных модулей. Как правило, такая характеристика не вносится в число основных.

Если вы еще не приобрели телефон, зайдите на сайт производителя и скачайте электронную инструкцию по использованию смартфона. В ней всегда детально описаны все аппаратные компоненты. Также, можно воспользоваться одним из следующих способов:

Если вы уже купили телефон и хотите проверить наличие контроллера Холла, нет необходимости выполнять вышеуказанные действия. Возьмите магнит любого размера и приложите его к экрану телефона. Гаджет со встроенным датчиком мгновенно погаснет и заработает снова только после того, как вы уберете магнит.

В представленном видеоролике наглядно продемонстрирован простой способ определения датчика в смартфоне:

вернуться к меню ↑

Магнитные чехлы

В любом интернет-магазине есть огромное количество аксессуаров для смартфонов и планшетов. Благодаря датчику и наличию специального чехла, пользователи могут расширить функции своего гаджета.

Магнитный чехол – это обычный кейс, который выполнен по принципу «книжки», то есть полностью закрывает экран и заднюю крышку девайса. Такая форма позволяет защитить телефон при падениях и предотвращает появление царапин на дисплее. Главная особенность чехла – наличие встроенного магнита.

Принцип работы чехла заключается в том, что при его открытии и закрытии происходит автоматическая разблокировка и блокировка экрана смартфона. Пользователю не нужно нажимать ни на какие клавиши для получения доступа к экрану.

Рис.4 – примеры магнитных чехлов

Есть магнитные чехлы, которые имеют специальное «окошко» для быстрого просмотра времени на экране смартфона. Пользователю достаточно нажать на боковую клавишу для разблокировки или дважды тапнуть по дисплею чтобы экран гаджета засветился. При этом, можно не выполнять разблокировку рабочего стола.

Заметьте, частое применение датчика является причиной быстрой потери заряда аккумулятора, однако, использование магнитных чехлов значительно продлевает жизнь батареи.

Тематические видеоролики:

geek-nose.com

Что такое датчик Холла в смартфоне?

У всех современных мобильных устройств много функциональных блоков. И среди них не только основные элементы. Есть также и вспомогательные датчики.

Многие пользователи, в частности, знают, что такое гироскоп, акселерометр, сенсор освещенности. К сожалению, далеко не всем известно, что такое датчик Холла. И потому у них очень часто появляются вопросы.

Датчики Холла нашли применение в современных смартфонах. Именно так называют измерительные элементы, которые предоставляют возможность определить, есть ли магнитное поле, какая у него интенсивность, а также все его изменения.

Свое название датчики получили в честь ученого из Америки Эдвина Холла. Именно им в далеком 1879 году был открыт эффект, когда напряжение тока на проводнике изменялось, если его помещали в магнитное поле.

Предназначение датчика Холла в смартфоне

Суть данного эффекта заключается в следующем: если пластину под напряжением поместить в магнитное поле, то электроны в пластине станут отклоняться перпендикулярно направлению магнитного потока.

На разных сторонах пластины плотность электронов будет разная. А это приводит к тому, что и потенциалы, которые улавливает датчик Холла, будут разные.

У этого сенсора достаточно большие возможности. Однако при этом надо подчеркнуть, что все зависит от уровня реализации. Среди таких возможностей, например, измерение величины электромагнитной индукции. Причем у самых разных приборов.

Есть также возможность реализовать бесконтактное управление. Есть немало и других функций. Основанный на датчике Холла магнитометр в современных смартфонах можно встретить очень часто. Во флагманских устройствах – особенно часто.

Отметим, что только незначительная часть мобильных устройств использует все возможности датчика Холла сполна. Пространство под крышкой ограничено. Есть желание уменьшить потребление заряда аккумулятора. Нет ни большого интереса, ни острой потребности, чтобы реализовать новые функции. А в итоге сенсор используется при выполнении двух задач.

Первая задача – это цифровой компас. В нем нуждаются навигационные программы, чтобы ускоренно позиционировать и более точно определять направления движения. «Холодный» старт GPS происходит быстрее за счет магнитометра.

Вторая задача – улучшить взаимодействие устройства с магнитными чехлами и другими аксессуарами. Эта сфера использования датчика Холла чаще всего востребована теми, кто владеет смартфоном.

Датчик Холла используется и в телефонах «раскладушках», когда нужно включить или выключить экран при закрытии или открытии крышки.

Взаимодействие смартфона с магнитными чехлами

Самый простой пример того, как взаимодействует чехол с магнитом и смартфон, – это автоматическая блокировка/разблокировка экрана, когда закрываешь/открываешь чехол. Если магнит, расположенный в флипе приближается, то датчик Холла реагирует и регистрирует усиление поля, а потом блокирует дисплей. Интенсивность излучения уменьшается при открытии, и экран активизируется.

Чехлы, у которых окошко в верхней части, оставляют часть дисплея открытой. Это для того, чтобы была возможность применить отдельные функции, например, проигрыватель, часы, звонки, проигрыватель и при этом не раскрывать флип. Они тоже взаимодействуют с датчиком Холла.

Смартфон регистрирует есть или нет повышенное магнитное поле и определяет, весь экран оставлять активным или лишь его часть.

Еще одним примером аксессуара, требующего наличия датчика Холла, являются Google CardBoard – доступные очки виртуальной реальности, которые применяют на смартфон. Это тоже аксессуар, который требует, чтобы у него был датчик Холла. Ведь когда используешь девайс, телефон находится внутри. И тогда единственный метод управлять – это удаленное взаимодействие с датчиком Холла магнита, который встроен в единственную «кнопку» аксессуара.

mcgrp.ru

Смотрите также